Universität zu Köln

Welz, Patrick-Simon (2012). In vivo analysis of the role of FADD in the regulation of intestinal epithelial homeostasis. PhD thesis, Universität zu Köln.

Preview

PDF thesis.pdf Download (10MB)

Abstract

The initiation of cell death can be an integral part of the immune response to infected or otherwise damaged cells. FADD is an adaptor protein connecting various immune response related signalling pathways to the induction of apoptotic cell death. FADD dependent signalling has mainly been studied in immune cells, while the in vivo role of FADD in epithelial tissues, which are at the border to various stress factors from outside the organism, is largely unknown. The intestinal epithelium is a single cell layer that forms a barrier, separating the luminal microbiota from the mucosal immune cells in the gastro-intestinal tract. The integrity of this barrier is essential for intestinal homeostasis, making the regulation of intestinal epithelial cell (IEC) death in response to infections or other stress-factors an important issue. In this thesis, the role of FADD in the intestinal epithelium was studied. We found that FADD is essential for intestinal homeostasis by preventing excessive RIP3 dependent IEC necrosis. Mice lacking FADD specifically in the intestinal epithelium (FADDIEC-KO mice) developed severe spontaneous colitis and enteritis. IEC necrosis in the colon of FADDIEC-KO mice was abrogated by deletion of RIP3 or by the expression of a CYLD mutant lacking the deubiquitinase activity. Like in the colon, necrosis of FADD deficient IECs in the small intestinal epithelium was also depending on RIP3. However, the deubiquitinating activity of CYLD was not required for small intestinal IEC necrosis to occur, suggesting different pathways to mediate IEC necrosis in the colon and small intestine of FADDIEC-KO mice. Development of colitis was partially depending on the expression of TNF and MyD88 mediated signalling induced by the microbiota. On the contrary, enteritis development in FADDIEC-KO mice was independent of TNF, the commensal bacteria and MyD88 dependent signalling. Thus, different mechanisms are responsible for the development of inflammation in the colon and small intestine of FADDIEC-KO mice. The results presented in this thesis demonstrate that FADD is not only a potential mediator of apoptotic cell death in the intestinal epithelium, but it is also essential for IEC survival under homeostatic conditions by preventing RIP3 dependent IEC necrosis.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Die Einleitung von Zelltod kann ein wichtiger Bestandteil einer Immunreaktion gegen infizierte oder anderweitig beschädigte Zellen sein. FADD ist ein Adapterprotein, welches verschiedene der Immunreaktion zugehörige Signalwege mit der Einleitung von apoptotischem Zelltod verbindet. FADD abhängige Signalwege wurden hauptsächlich in Immunzellen studiert, während die in vivo Rolle von FADD in epithelialem Gewebe, welches sich an der Grenze zu einer großen Anzahl von Stressfaktoren von außerhalb des Organismus befindet, weitestgehend unbekannt ist. Das einzellschichtige intestinale Epithel bildet eine Barriere, die die Bakterien im Darmlumen von den Immunzellen in der Darmschleimhaut des Darmtraktes trennt. Die Integrität dieser Barriere ist von essentieller Bedeutung für die intestinale Homöostase, was die Regulierung des Zelltods von intestinalen Epithelzellen (IEZ) zu einer wichtigen Angelegenheit macht. In dieser Doktorarbeit wurde die Rolle von FADD im intestinalen Epithel untersucht. Wir konnten zeigen, dass FADD essentiell für die intestinale Homöostase ist, indem RIP3 abhängige Nekrose in IEZ verhindert wird. Mäuse, denen FADD speziell in den IEZ fehlt (FADDIEZ-KO Mäuse), entwickelten spontan eine schwere Kolitis sowie eine Dünndarmentzündung. Die Nekrose von IEZ im Dickdarm von FADDIEZ-KO Mäusen wurde unterbunden durch die Deletion von RIP3 oder durch die Expression von mutiertem CYLD, welchem die Deubiquitinierungsaktivität fehlt. Wie im Dickdarm, so war auch die Nekrose von IEZ im Dünndarm abhängig von RIP3. Wie auch immer, die Deubiquitinierungsaktivität von CYLD war nicht notwendig für das Auftreten von Nekrose in den IEZ im Dünndarm, was impliziert, dass verschiedene Signalwege die Nekrose in den IEZ des Dickdarms und des Dünndarms vermitteln. Die Entwicklung der Kolitis war abhängig von der Expression von TNF und MyD88 vermittelten Signalen, die durch die Darmbakterien induziert wurden. Entgegengesetzt dazu war die Entwicklung der Entzündung im Dünndarm der FADDIEZ-KO Mäuse unabhängig von TNF, den Darmbakterien und MyD88 abhängigen Signalen. Folglich sind verschiedene Mechanismen verantwortlich für die Entwicklung der Entzündung des Dickdarms und des Dünndarms von FADDIEZ-KO Mäusen. Die in dieser Doktorarbeit gezeigten Ergebnisse demonstrieren, dass FADD nicht nur ein potentieller Mediator von apoptotischem Zelltod im intestinalen Epithel ist, sondern dass es auch essentiell für das Überleben der IEZ unter homöostatischen Bedingungen ist, indem RIP3 abhängige Nekrose verhindert wird. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Welz, Patrick-Simon welzp@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-47120
Date:	April 2012
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institute for Genetics
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Cell Death, Necrosis, Intestinal Epithelium, Colitis, Enteritis, FADD, RIPK3, CYLD, TNF, MyD88, germfree English
Date of oral exam:	4 April 2012
Referee:	Name Academic Title Pasparakis, Manolis Prof. Dr. Howard, Jonathan C. Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/4712